(57)【要約】【課題】くすぶり解消中にエンジンが停止しても確実にくすぶりを解消する。【解決手段】  点火プラグと、点火プラグのくすぶり発生を判定するくすぶり判定手段と、このくすぶりを解消するくすぶり解消手段と、エンジンの運転状態を判定するエンジン運転状態判定手段とを備えて、くすぶり解消中にエンジンが停止したら火花放電を発生させてくすぶりを解消する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンエンジンのシリンダ内部の混合気に点火する点火プラグと、
前記点火プラグにくすぶりが発生したか否かを判定するくすぶり判定手段と、
前記くすぶり判定手段によってくすぶりが発生したと判定されたとき、エンジン運転中くすぶり解消動作を実行する第１のくすぶり解消手段と、
エンジンが停止しているか否かを判定するエンジン停止判定手段と、
前記エンジン停止判定手段によってエンジン停止判定が得られたときに、前記第１のくすぶり解消手段によってくすぶりが解消されていない場合にエンジン停止後くすぶり解消動作を実行する第２のくすぶり解消手段と、
を備えることを特徴とする点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項２】
前記第１のくすぶり解消手段は、エンジンをアイドル運転ではない運転状態であるオフアイドル運転状態又は均質燃焼運転状態に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項３】
前記第１のくすぶり解消手段は、燃料供給を停止して点火プラグに火花放電を発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項４】
前記第２のくすぶり解消手段は、点火プラグに火花放電を発生させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項５】
前記第２のくすぶり解消手段は、前記エンジン停止判定手段によってエンジン停止判定が得られたときの前記第１のくすぶり解消手段の進行度合に応じて点火プラグに火花放電を発生させる回数を変化させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項６】
前記第２のくすぶり解消手段は、前記エンジン停止判定手段によってエンジン停止判定が得られたときに前記第１のくすぶり解消手段の進行が進んでいるときほど点火プラグに火花放電を発生させる回数を少なくする、
ことを特徴とする請求項５に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項７】
前記エンジン停止判定手段によってエンジン停止判定が得られたときにエンジンのイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定するイグニッション判定手段をさらに備え、
前記第２のくすぶり解消手段は、前記イグニッション判定手段によって得られた判定がＯＮであるときには、点火プラグに火花放電を発生させない、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【請求項８】
前記第２のくすぶり解消手段は、次回のエンジン始動時に燃料供給の停止状態で点火プラグに火花放電を発生させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグのくすぶり解消制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンはシリンダに点火プラグを装着しており、シリンダに吸入した混合気に点火プラグによって火花放電することで混合気を点火、燃焼させて動力を発生させている。
【０００３】
シリンダに吸入された混合気の濃度が高く、燃料と空気とが十分に混合されていない場合には燃料が不完全燃焼を起こしカーボンが発生する。このカーボンが点火プラグの中心電極外周部に付着すると点火プラグの取り付け金具と付着したカーボンとの間で放電が発生する。これにより、火花放電ギャップで放電が発生しなくなるので混合気を燃焼させることができなくなる。この状態をくすぶりと呼んでいる。そこで、くすぶりを検知すると燃料供給を停止して点火プラグに火花放電を発生させることでくすぶりを解消しようとする技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２０２０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしこのような技術では、くすぶり解消制御を実行中にエンジンが停止するとくすぶり解消動作は不完全なまま停止して点火プラグに付着したカーボンは残存するので、次回のエンジン始動時の始動性が悪化する。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、点火プラグのくすぶり解消制御中にエンジンが停止しても確実にくすぶりを解消することができる点火プラグのくすぶり解消制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ガソリンエンジンのシリンダ内部の混合気に点火する点火プラグ（１）と、点火プラグ（１）にくすぶりが発生したか否かを判定するくすぶり判定手段（Ｓ１０５、Ｓ３０２）と、くすぶり判定手段（Ｓ１０５、Ｓ３０２）によってくすぶりが発生したと判定されたとき、エンジン運転中くすぶり解消動作を実行する第１のくすぶり解消手段（Ｓ１０８、Ｓ３０５）と、エンジンが停止しているか否かを判定するエンジン停止判定手段（Ｓ１０６、Ｓ３０３）と、エンジン停止判定手段（Ｓ１０６、Ｓ３０３）によってエンジン停止判定が得られたときに、第１のくすぶり解消手段（Ｓ１０８、Ｓ３０５）によってくすぶりが解消されていない場合にエンジン停止後くすぶり解消動作を実行する第２のくすぶり解消手段（Ｓ２０３、Ｓ４０２）とを備えることを特徴とする。なお、参照符号は実施形態に対応して付したものであり、本発明をこれらに限定するものではない。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、点火プラグのくすぶり解消手段を実行中にエンジンが停止してもエンジン停止後のくすぶり解消動作を実施するので、次回エンジン始動時の始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は本実施形態の点火プラグのくすぶり解消制御装置の構成図である。本実施形態の点火プラグのくすぶり解消制御装置は、点火プラグ１と、点火コイル２と、バッテリ３と、パワートランジスタ４と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１０】
点火プラグ１は、接地電極６と中心電極７とを図示しないエンジンのシリンダ内に突出させるように配設されている。接地電極６はバッテリ３の負極８と同電位のグランドに接地されており、中心電極７は点火コイル２との間に介装されるダイオード９のアノード側１０に接続される。接地電極６と中心電極７との間には点火コイル２によって印加された高電圧によって火花放電が発生する。
【００１１】
点火コイル２は、電磁誘導によって点火プラグ１の放電電圧を発生させており、１次コイル１１と２次コイル１２とから構成されている。１次コイル１１の一端はバッテリ３と２次コイル１２の一端とに接続され、他端はパワートランジスタ４のコレクタ１３に接続されている。２次コイル１２の一端はバッテリ３と１次コイル１１の一端とに接続され、他端は点火プラグ１との間に介装されるダイオード９のカソード側１４に接続される。
【００１２】
バッテリ３は、点火プラグ１に印加する電圧を発生させるために必要な電力を供給する電源である。バッテリ３の正極１５は１次コイル１１の一端と２次コイル１２の一端とに接続され、負極８は接地されている。
【００１３】
パワートランジスタ４は、ＥＣＵ５からの点火指令信号（ＩＧ信号）に基づいて１次コイル１１への通電と遮断とを切り替えている。パワートランジスタ４のコレクタ１３は１次コイル１１の一端に接続されており、エミッタ１６はバッテリ３の負極８と同電位のグランドに接地されている。また、ベース１７はＥＣＵ３に接続されている。
【００１４】
ＥＣＵ５は本実施形態のくすぶり解消制御装置を制御しており、パワートランジスタ４にＩＧ信号を送信することで点火プラグ１に火花放電を発生させる時期や放電回数などを制御している。
【００１５】
ここで、ＥＣＵ５がＩＧ信号を送信してから点火プラグ１に火花放電が発生するまでの作用について説明する。ＥＣＵ５からパワートランジスタ４のベース１７にＩＧ信号が送信されるとコレクタ１３とエミッタ１６との間が通電するのでバッテリ３から１次コイル１１に電流が流れる。その後、ＥＣＵ５からのＩＧ信号がストップするとコレクタ１３とエミッタ１６との間は電気的に遮断されるので１次コイル１１への通電がストップする。これにより１次コイル１１の磁束密度は急激に変化するので電磁誘導によって２次コイル１２に高圧の誘導電圧が発生する。この誘導電圧が点火プラグ１に印加されることにより中心電極７と接地電極６との間に火花放電が発生する。
【００１６】
このようにして発生した火花放電によってエンジンのシリンダ内に吸入された混合気は点火燃焼している。しかし、シリンダに吸入された点火プラグ１近傍の混合気の濃度が高く、燃料と空気とが十分に混合されていない場合には燃料が不完全燃焼を起こしカーボンが発生する。このカーボンが点火プラグ１の中心電極外周部に付着すると点火プラグ１の取り付け金具と付着したカーボンとの間で放電が発生し、中心電極７と接地電極６との間で放電が発生しなくなる。これをくすぶりと呼び、以下このくすぶりを解消する制御方法について図２、３、４を用いて説明する。
【００１７】
図２はエンジン運転中のくすぶり解消制御を示した制御フローチャートであり、図３はエンジン停止後のくすぶり解消制御を示した制御フローチャートである。図４はエンジン停止後の火花放電回数を算出するために用いるテーブルである。
【００１８】
初めにエンジン運転中のくすぶり解消制御について図２の制御フローチャートを用いて説明する。
【００１９】
ステップＳ１０１では、カウンタ値Ｎを０に設定してステップＳ１０２へ進む。
【００２０】
ステップＳ１０２では、エンジンがアイドル運転中であるか否かを判定する。アイドル運転中であればステップＳ１０３へ進み、エンジン停止中であれば再度このステップを繰り返す。
【００２１】
ステップＳ１０３では、エンジンが成層燃焼運転中であるか否かを判定する。成層燃焼運転中であればステップＳ１０４へ進み、成層燃焼運転中でなければステップＳ１０２へ戻る。
【００２２】
ステップＳ１０４では、カウンタ値Ｎに１を加算して新たなＮとして設定してステップＳ１０５へ進む。運転状態がアイドル運転かつ成層燃焼運転状態のときはくすぶりが発生しやすいので、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とを同時に満たす条件のときカウンタ値Ｎに１を加算していく。すなわち、Ｎは時間であるとすることができＮが大きいほどくすぶりの発生度合が大きくなる。
【００２３】
ステップＳ１０５では、カウンタ値Ｎがくすぶり判定値ａより大きいか否かを判定する。Ｎがａより大きければステップＳ１０６へ進み、Ｎがａ以下であればステップＳ１０２へ戻る。ここで、くすぶり判定値aは点火プラグ１にくすぶり解消手段を実施する必要があるか否かを判定する値であり、予め実験などによってもとめておく。
【００２４】
ステップＳ１０６では、エンジンが運転中か否かを判定する。運転中であればステップＳ１０７へ進み、停止中であればステップＳ２００へ進む。ここで、ステップＳ１０５によってくすぶり解消動作へと移行する判定が得られた後にエンジンの運転状態を判定することにより、くすぶり解消動作を実施中にエンジンが停止したか否かを確実に判断することができる。また、エンジンが運転中か否かはクランク角センサからの検出値によって判定する。
【００２５】
ステップＳ１０７では、エンジンの運転状態がアイドル運転中であるか否かを判定する。くすぶり解消のために、アイドル運転中であればステップＳ１０８へと進み、アイドル運転中でなければステップＳ１０９へ進む。
【００２６】
ステップＳ１０８では、エンジンの運転状態を均質燃焼運転に設定してステップＳ１０９へ進む。ここで、くすぶりを解消するためにはエンジンの運転状態をオフアイドル運転（アイドル運転ではない運転）又は均質燃焼状態に設定する必要がある。しかし車両が停止中に強制的にアイドル運転を解除することはできないので、このような場合には運転状態を均質燃焼運転に設定する。
【００２７】
ステップＳ１０９では、カウンタ値Ｎから１を減算して新たなＮとして設定してステップＳ１１０へ進む。
【００２８】
ステップＳ１１０では、Ｎが０であるか否かを判定する。Ｎが０であればステップＳ１０２へ戻り、Ｎが０でなければステップＳ１０６へ戻る。ここで、くすぶりが発生しやすい運転状態であった時間と同時間だけ、くすぶりを解消させる運転状態を持続させることでくすぶりを確実に解消させるようにしている。
【００２９】
次に、ステップＳ１０６においてエンジン停止判定が得られたときのエンジン停止後くすぶり解消モードについて図３の制御フローチャートを用いて説明する。
【００３０】
ステップＳ２０１では、イグニッションスイッチがＯＦＦであるか否かを判定する。ＯＦＦであればステップＳ２０２へ進み、ＯＮであれば処理を終了する。ここで、エンジン停止時にイグニッションスイッチがＯＮであれば運転者の意思に反してエンジンが停止したことになる。このような場合には、シリンダ内に未燃燃料が残存しているので後述するステップＳ２０３で火花放電を発生させると燃焼してバックファイアを生じる。よって、イグニッションスイッチがＯＮであるときは処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ２０２では、カウンタ値Ｎに基づいて火花放電回数ｂを算出してステップＳ２０３へ進む。ここで、火花放電回数ｂは図４に示すテーブルを参照して決定され、Ｎと火花放電回数とは比例関係にある。
【００３２】
ステップＳ２０３では、火花放電を発生させてステップＳ２０４へ進む。エンジン停止後は燃料供給が停止しているので点火プラグ１で火花放電を発生させても燃焼することはない。この火花放電によって点火プラグ１の中心電極７の外周部に付着しているカーボンなどを焼き切ることができる。
【００３３】
ステップＳ２０４では、カウンタＮ＊に１を加算してステップＳ２０５へ進む。ここで、カウンタ値Ｎ＊は火花放電を所定回数だけ行うためにカウントするカウンタ値である。
【００３４】
ステップＳ２０５では、カウンタ値Ｎ＊がｂより大きいか否かを判定する。Ｎ＊がｂより大きければステップＳ２０６へ進み、Ｎ＊がｂ以下であればステップＳ２０３へ戻る。すなわち、Ｎ＊がｂより大きければ火花放電を終了することになる。
【００３５】
ステップＳ２０６では、Ｎ＊を０に設定して処理を終了する。
【００３６】
次に、上記制御の作用について説明する。エンジン運転中、くすぶりが発生しやすいアイドル運転かつ成層燃焼運転状態である時間を積算し、積算した時間が所定の判定値を超えたか否かでくすぶりの発生を判断する。その後、くすぶりを解消するために積算した時間と同時間だけ運転状態をオフアイドル運転又は均質燃焼運転に設定する。ここで、運転状態をオフアイドル運転又は均質燃焼運転に保つことで、シリンダ内が高温になるので付着していたカーボンが燃焼して消失する。このようなくすぶり解消手段実施中にエンジンが運転中か否かを判定しエンジン停止判定が得られるとエンジン停止後のくすぶり解消制御へ移行する。
【００３７】
エンジン停止後のくすぶり解消制御ではくすぶり解消手段として新たな燃料供給の無い状態で火花放電を発生させる。火花放電の発生回数は、エンジン運転中に運転状態によって行っていたくすぶり解消手段の進行度合に応じて設定される。すなわち、エンジン運転中のくすぶり解消手段があまり進行していない状態でエンジンが停止した場合には、火花放電回数は多くなり、エンジン運転中のくすぶり解消手段が十分に進行した状態でエンジンが停止した場合には、火花放電回数は少なくなる。また、エンジン停止後すぐにイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ判定を行いＯＮ判定が得られたときは火花放電を行わない。
【００３８】
以上のように本実施形態では、点火プラグ１のくすぶり解消中にエンジンが停止しても火花放電を発生させることでくすぶりを解消するので、エンジンの次回始動時の始動性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、エンジン停止後のくすぶり解消手段である火花放電の発生回数は、エンジン停止時のくすぶり解消手段の進行度合に基づいて算出するので、エンジン停止時に残存しているカーボンなどを焼き切るのに必要な回数の火花放電を過不足なく実施することができる。よって、確実にくすぶりを解消することができるとともに無駄な放電による電力消費及び寿命短縮を抑えることができる。
【００４０】
さらにまた、例えばクラッチ操作ミスによるエンジンストールのように運転者の意思に反してエンジンが停止した時には火花放電を行わないので、未燃燃料の燃焼によるバックファイアなどの不具合を防止することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
本実施形態の点火プラグ１のくすぶり解消制御装置の構成は、図１に示す第１実施形態の構成と同様である。以下、第１実施形態と相違する点について図５、６を用いて説明する。図５はエンジン運転中のくすぶり解消制御を示した制御フローチャートであり、図６はエンジン停止後のくすぶり解消制御を示す制御フローチャートである。
【００４２】
初めにエンジン運転中のくすぶり解消制御について図５を用いて説明する。
【００４３】
ステップＳ３０１では、カウンタ値Ｎを０に設定してステップＳ３０２へ進む。
【００４４】
ステップＳ３０２では、くすぶり発生を検知したか否かを判定する。ここでは、点火プラグ１の放電電流値の変化によってくすぶりを検知している。くすぶり発生を検知したらステップＳ３０３へ進み、検知していなければ再度このステップを繰り返す。
【００４５】
ステップＳ３０３では、エンジンが運転中か否かを判定する。運転中であればステップＳ３０４へ進み、停止中であればステップＳ４００へ進む。ここで、ステップＳ３０２によってくすぶり発生の検知判定が得られた後にエンジンの運転状態を判定することにより、くすぶり解消作業を実施中にエンジンが停止したか否かを確実に判断することができる。また、エンジンが運転中か否かはクランク角センサからの検出値によって判定する。
【００４６】
ステップＳ３０４では、シリンダへの燃料供給を停止してステップＳ３０５へ進む。
【００４７】
ステップＳ３０５では、火花放電を発生させてステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０４において燃料供給を停止しているので点火プラグ１で火花放電を発生させても燃焼することはない。これにより点火プラグ１の中心電極７の外周部に付着しているカーボンなどを焼き切ることができる。
【００４８】
ステップＳ３０６では、カウンタＮに１を加算してステップＳ３０７へ進む。ここで、カウンタ値Ｎは火花放電を所定回数だけ行うためにカウントするカウンタ値である。
【００４９】
ステップＳ３０７では、カウンタ値Ｎがcより大きいか否かを判定する。Ｎがｃより大きければステップＳ３０１へ戻り、Ｎがｃ以下であればステップＳ３０３へ戻る。すなわち、Ｎがｃより大きければ火花放電を終了することになる。ここで、火花放電回数ｃは予め実験などによってもとめられた値である。
【００５０】
次に、ステップＳ３０３においてエンジン停止判定が得られたときのエンジン停止後くすぶり解消モードについて図６の制御フローチャートを用いて説明する。
【００５１】
ステップＳ４０１では、イグニッションスイッチがＯＦＦであるか否かを判定する。ＯＦＦであればステップＳ４０２へ進み、ＯＮであれば処理を終了する。ここで、エンジン停止時にイグニッションスイッチがＯＮであれば運転者の意思に反してエンジンが停止したことになる。このような場合、シリンダ内に未燃燃料が残存しているので火花放電を行うと燃焼してバックファイアを起こすことになる。よって、イグニッションスイッチがＯＮであるときは処理を終了する。
【００５２】
ステップＳ４０２では、火花放電を発生させてステップＳ４０３へ進む。エンジン停止後は燃料供給が停止しているので点火プラグ１で火花放電を発生させても燃焼することはない。これにより点火プラグ１の中心電極７の外周部に付着しているカーボンなどを焼き切ることができる。
【００５３】
ステップＳ４０３では、カウンタＮに１を加算してステップＳ４０４へ進む。
【００５４】
ステップＳ４０４では、カウンタ値Ｎがｃより大きいか否かを判定する。Ｎがｃより大きければ処理を終了し、Ｎがｃ以下であればステップＳ４０２へ戻る。すなわち、Ｎがｃより大きければ火花放電を終了することになる。ここで使用するｃは図５に示すエンジン運転中のくすぶり解消制御で予め実験によってもとめられた火花放電回数ｃである。よって、エンジン停止後くすぶり解消モードにおける火花放電実施回数は、図５のステップＳ３０３においてエンジン停止判定が得られた時に未終了である火花放電の回数と同数となる。
【００５５】
次に、上記制御の作用について説明する。点火プラグ１の放電電流値の変化に基づいてくすぶりを検知する。その後、くすぶりを解消するためにシリンダへの燃料供給を停止した上で火花放電を実施する。ここで、火花放電を実施することで点火プラグ１の中心電極７の外周部に付着しているカーボンなどは焼き切られて消失する。このようなくすぶり解消動作実施中にエンジンが運転中か否かを判定しエンジン停止判定が得られるとエンジン停止後のくすぶり解消制御へ移行する。
【００５６】
エンジン停止後のくすぶり解消制御ではくすぶり解消手段として火花放電を発生させる（空点火する）。火花放電の発生回数は、エンジン運転中に実施していた火花放電の残数と同数である。すなわち、エンジン運転中に火花放電をほとんど行っていない状態でエンジンが停止した場合、火花放電回数は多くなり、エンジン運転中に火花放電を十分に発生させた状態でエンジンが停止した場合、火花放電回数は少なくなる。また、エンジン停止後すぐにイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ判定を行いＯＮ判定が得られたときは火花放電を行わない。
【００５７】
以上のように本実施形態では、エンジン運転中に火花放電によってくすぶりを解消しているときにエンジンが停止しても引き続き火花放電を続行することができるので確実にくすぶりを除去することができる。
【００５８】
本発明は以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００５９】
例えば、第１、２実施形態ではエンジン停止後の火花放電をエンジン停止直後に発生させているが、これを次回エンジン始動時に発生させても同様の効果が得られる。
【００６０】
また、第２実施形態では点火プラグ１の放電電流値の変化によってくすぶりの発生を検知しているがこれに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は火花点火するガソリンエンジンなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成図である。
【図２】第１実施形態のエンジン運転中の制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態のエンジン停止後の制御フローチャートである。
【図４】第１実施形態で用いるカウンタ値と火花放電回数の関係を示すテーブルである。
【図５】第２実施形態のエンジン運転中の制御フローチャートである。
【図６】第２実施形態のエンジン停止後の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  点火プラグ
２  点火コイル
３  バッテリ
４  パワートランジスタ
５  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
６  接地電極
７  中心電極
８  負極
９  ダイオード
１０  アノード側
１１  １次コイル
１２  ２次コイル
１３  コレクタ
１４  カソード側
１５  正極
１６  エミッタ
１７  ベース
Ｓ１０５  くすぶり判定手段
Ｓ１０６  エンジン停止判定手段
Ｓ１０７  第1のくすぶり解消手段
Ｓ１０８  第1のくすぶり解消手段
Ｓ２０３  第２のくすぶり解消手段
Ｓ３０２  くすぶり判定手段
Ｓ３０３  エンジン停止判定手段
Ｓ３０５  第１のくすぶり解消手段
Ｓ４０２  第２のくすぶり解消手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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